NO311318B1 - Rorgenerator - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en rørgenerator hvor opphengningen av statorplatelegemet (2) skjer ved hjelp av V-formede elementer (14) på husringen (1). Ved hjelp av de V-formede elementer avstives husringen. Gjennom hulrommene (18) som dannes ved hjelp av de V-formede elementer (14) og husringens (1) innervegg, kan det for kjøleøyemed ledes luft eller kjølevann. På denne måte avgis allerede en del av spillvarmen til strømningsvannet under passeringen langs den kalde og ved hjelp av de V-formede elementer (14) forstørrede husvegg.

Description

TEKNISK OMRÅDE

Oppfinnelsen vedrører en rørgenerator med et hus som består av en kalott og en på denne tilsluttende husring, med et statorplatelegeme som er omgitt av husringen og som blir holdt i denne, idet statorplatelegemet er dannet av overlappende stablede platesegmenter og er festet ved hjelp av aksialt forløpende lister ved mellomkobling av distanseelementer, på husringen som er omspylt av driwann, idet statorplatelegemet består av flere innbyrdes distanserte delplatelegemer, og idet det gjennom mellomrommene mellom de enkelte delplatelegemer føres kjøleluft radialt utover og inn i rommet mellom statorplatelegemet og husringen og derfra til kjølere i kalotten .

Oppfinnelsen baserer seg således på en rørgenerator slik den er kjent fra f.eks. i EP-O 413 708 Bl.

TEKNOLOGISK BAKGRUNN OG TEKNIKKENS STAND

Ved rørgeneratorer, også kalt røtrubin-generatorer, med mindre og middels effekt, blir statorplatelegemet som av konstruktive grunner er dannet av overlappende stablede platesegmenter, festet inndirekte til husringen som er omspylt av driwannet. For å øke varmebortledningen fra statorplatelegemet via husringen til driwannet, innfø-res det, ifølge det innledningsvis nevnte patentskrift, i den konstruktive og produksjonsbetingede spalte mellom statorplatelegeme og husring, et elastisk formbart materiale med god varmeledningsevne.

Hos rørgeneratorer med større effekt og husringdiametre på 8 meter og mer, oppstår det i huset ved huskrympning på grunn av det kalde strømningsvann og ved platelege-meutvidelse på grunn av oppvarmning under maskinens drift, mekaniske spenninger som ikke lar seg kontrollere med elastisk formbart materiale alene. I tillegg kommer magnetiske krefter som påvirker den runde form av statorplatelegemet negativt.

Man er således ved store rørgeneratorer gått over til å distansere statorplatelegemet fra husringens innervegg og lede et kjølemiddel i lukket kretsløp gjennom den således dannede spalte. Slike anordninger betegnes i litteraturen som overflate-ringkjøler eller spaltekjø-ler. De tilhørende luft-vann-kjølere hhv. vann-vann-kjølere befinner seg herved i rørgeneratorens kalott. Mens det ved kjøleanordninger med luft som kjølemiddel ikke oppstår noen spesielle problemer, må spalten som gjennomstrømmes av kjølevann ved vannkjøling, avtettes i forhold til statorplatelegemet.

KORT FREMSTILLING AV OPPFINNELSEN

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse består i å til-veiebringe en rørgenerator som også ved store husringdiametre muliggjør en stiv statoropphengning som tåler alle termiske og magnetiske påvirkninger, og som kan kjøles optimalt.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at distanseelementene utformes som aksialt forløpende hullegemer som strekker seg aksialt over statorplatelemegets hele lengde, med trapesformet, i grensetilfelle V-formet tverrsnitt, eller som sammen med husringens innervegg danner et slikt tverrsnitt, idet den bredere basis av nevnte hullegemer ligger radialt utenpå husringen hhv. husringen selv danner denne basis, og at det på den smalere basis av nevnte hullegemer er anordnet i omfangsretning forløpende festeplater for å holde listene, og at et kjølemiddel kan ledes gjennom nevnte hullegemer .

Fordelen med oppfinnelsen består spesielt i at hullegemene bidrar vesentlig til avstivning av husringen. Hullegemene har fortrinnsvis V-formet tverrsnitt, idet de naboliggende hullegemers frie ender ligger tett i tett. Denne struktur øker overflaten av husringen slik at kjøleluften som strømmer ut fra de radiale kjøleslis-ser mellom delplatelegemene i statorryggene, avkjøles allerede før de egentlige kjølere som er anordnet i kalotten, slik at en del av maskinens spillvarme avgis til strømningsvannet allerede under strømning langs husveg-gen som forstørres av hullegemene.

Oppfinnelsen egner seg såvel til luftkjøling som til en kombinert vann-luftkjøling: Ved ren luftkjøling tjener hullegemene til ordnet avled-ning av luften som strømmer radialt ut fra statorplatelegemet, idet disse langs hele jernlengden er forsynt med første åpninger hvori den (oppvarmede) luft strømmer vesentlig radialt inn og derefter aksialt mot begge maskinfrontsider i hullegemenes indre. Utenfor jernlengden er hullegemene forsynt med to åpninger gjennom hvilke den nu allerede delvis avkjølte luft igjen forlater hullegemene og strømmer inn i viklingshoderommet, hvor den strømmer rundt viklingshodet og viklingsforbindelsene, samles sammen og derefter føres til kjølerne i kalotten.

Oppdelingen av luften som strømmer til begge sider, skjer herved fortrinnsvis slik at mestparten strømmer til maskinens kalottsidige ende. Denne mengdemessige oppdeling kan skje på enkel måte ved hjelp av størrelsen av gjennomstrømningsarealet av de andre åpninger.

Ved kombinert vann-luft-kjøling er det ingen åpninger i hullegemene. Hullegemene er aksialt sett utenfor statorplatelegemet ved hjelp av kanaler slik innbyrdes (hydraulisk) forbundet at kjølevann strømmer meanderformet gjennom alle hullegemer. Også denne forholdsregel øker den aktive kjøleoverflate av husringen, uten at det er behov for spesielle vann-vann- eller vann-luft-kjø-lere i kalotten. Herved strømmer den (oppvarmede) luft som kommer fra statorplatelegemet, nå som før inn i sta-torryggen.

Ved ekstreme betingelser, f.eks. høye strømningsvann-temperaturer, kan kjølevannkretsløpet utvides ved hjelp av spesielle kjølere i kalotten.

I det følgende skal utførelseseksempler av oppfinnelsen samt ytterligere med denne oppnåelige fordeler forklares nærmere ved hjelp av tegningene. Oppfinnelsens omfang er definert ifølge de vedføyede patentkrav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

I tegningene er det vist skjematisk utførelseseksempler av oppfinnnelsen, hvor

fig. 1 viser et forenklet lengdesnitt gjennom statoren av en rørgenerator;

fig. 2 viser detalj X på fig. 1;

fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom statoren ifølge fig. 1 langs dens linje AA med V-formede hullegemer som distanseelement for ren luftkjø-ling;

fig. 3a viser detalj X på fig. 3 i forstørret måle-stokk ;

fig. 4 viser den (avviklede) innervegg av husringen

av rørgeneratoren ifølge fig. 1 hhv. 3, som er forsynt med hullegemer ifølg fig. 3, sett ov-enfra;

fig. 5 viser som modifikasjon av fig. 3 et planriss av innerveggen av husringen, forsynt med hullegemer ifølge fig. 6, utformet for vannkjø-ling;

fig. 6. viser et tverrsnitt gjennom hullegemene ifølge

fig. 6 langs linje BB;

fig. 7 viser en modifikasjon av fig. 3 med trapesfor-mede hullegemer som distanseelementer;

fig. 8 viser en modifikasjon av fig. 3, hvor det er anordnet fjærledd mellom statorplatelegemer og distanseelementer.

MÅTER FOR UTFØRELSEN AV OPPFINNELSEN

Bortsett fra avstivningen og distanseringen tilsvarer den på fig. 1 skjematisk viste rørgenerator for det meste teknikkens stand slik som den fremgår f.eks. av "Brown Boveri Mitteilungen" 4-70, side 182-190, spesielt bilde 5 på side 186. Rørgeneratoren omfatter et hus for hvilket på fig. 1 kun husringen 1 er vist. Kalotten som slutter seg til mot venstre, hvor bl.a. også kjøleren eller kjølerne er anordnet, samt turbindelen som slutter seg til mot høyre, er i likhet med lagringen heller ikke vist. De tilsvarer konstruksjonen ifølge bilde 5 i den nevnte publikasjon BROWN BOVERI Mitt.

Statoren 2 omfatter et statorplatelegeme som består av delplatelegemer 3 med aksial avstand, med riadialt for-løpende kjøleslisser 4 (sml. detalj X på fig. 2). Delplatelegemene 3 er på kjent måte bygget opp av platesegmenter 5 som er stablet opp på hverandre og som er for-skjøvet lagvis og presses sammen ved hjelp av press-plater 6 og aksiale strekkbolter 7. Statorviklingen, av hvilken på fig. 1 kun viklingshodene 8 er synlige, er anordnet i spor 9. I viklingshoderommet 10 på kalottsi-den er viklingsforbindelsene 12 og avledningene antydet. Statorplatelegemet 2 er distansert fra husringen 1. I det således dannede ringrom 13 mellom disse to deler er det anordnet V-formede distanseelementer 14. Distanseelementene 14 strekker seg over husringens 1 hele indre omfang og er tildekket på endesiden ved hjelp av ringer 141, 142. Disse ringer tjener samtidig som festeflens for kalotten hhv. turbinhuset. Distanseelementene 14 danner sammen med husringen 1 hullegemer i form av aksialt forløpende kanaler. Distanseelementenes 14 frie benlengder er sveiset på husringens 1 innerside, idet de naboliggende ben ligger tett i tett. På toppen av hvert distanseelement 14 er det festet en festeplate 15 som radialt på innersiden oppviser en svalehaleformet utsparing (sml. fig. 3). Slik som det fremgår av fig. 1 og den på fig. 4 viste utførelse av husringen 1 som er forsynt med distanseelementer 14, er det på hvert distanseelement 14 anordnet flere, i maskinlengderetning jevnt fordelte festeplater 15. Utsparingene som er tilordnet et distanseelement 14, danner en rett linje. De tar opp lister 16 med dobbelt-svalehaleformet tverrsnitt som strekker seg over statorplatelegemets 2 hele lengde.

De enkelte platesegmenter 5 har likeledes svalehaleformede utsparinger. Ved stabling av statorplatelegemet

skyves platesegmentene 5 fra en side - f .eks. fra den kalottsidige ende - over listene 16. Distanseringen av de enkelte delplatelegemer 3 skjer på kjent måte ved mellomlegging av radialt rettede distansestrimler (ikke vist på tegningen).

Av monteringsgrunner og for å lette justeringen, skjer forbindelsen mellom de V-formede distanseelementer 14 hhv. festeplatene 15 og listene 16 ikke direkte, men ved innskyvning av en mellomplate 151 som (til slutt) blir fast forbundet med festeplaten 15, f.eks. sveiset sammen (sml. detalj X fra fig. 3 på fig. 3a). Denne oppviser på sin radialt innenfor liggende side et trapesformet spor 152 hvor ca. halvparten av listen 16 ligger. Spor-dybden er her dimensjonert slik at det mellom sporgrunn og listens 16 ytterflate danner seg en spalte 153 med en bredde dj på ca. 1 til 2 mm. Mellomplaten 151 må herved ikke støte mot statorplatelegemet, dvs. spalten 153 må være mindre enn spalten S mellom platelegemet og mellomplaten 151. Varmt platelegeme og kaldt hus har på denne måte mulighet for å bevege seg inntil denne klaring (spalte 153) er opphevet. Først ved en ytterligere tøyning dannes en presspasning mellom mellomplaten 151 og listen 16. For at den runde form av platelegemet blir sikret i denne fase, er det anordnet i omfangsretning virkende føringselementer. Disse består av en fra sporets 152 sporgrunn radialt innover rettet nese 154 med parallelle sideflanker på mellomplaten 151 som formtilpasset griper inn i et rektangelformet spor 161 på listens radialt utenpå liggende flate. Således er spor-dybden igjen dimensjonert slik at det igjen blir en spalte 162 med en bredde d2 på 1 til 2 mm mellom nesen 154 og sporets 161 sporgrunn.

Denne beskrevne indirekte forbindelse mellom distanseelementene 14 og statorplatelegemet letter monteringen og justeringen av statorplatelegemet i forhold til huset. Den oppfyller dessuten to vesentlige krav som er typisk for røregeneratorer: den sikrer den frie radiale dilatasjonsmulighet (varm platelegeme/kaldt hus omspylt med strømnings-vann ;

radial stivhet under innvirkning av magnetiske

krefter (4-knutesvingninger) ved forstyrrelse.

Som det fremgår av fig. 3, avstiver distanseelementene 14 som strekker seg over husringens totale indre omfang, husringen i likhet med et bindingsverk. Denne bindings-verkkonstruksjon forsterkes ytterligere ved hjelp av statorplatelegemet 2 som er hengt fast på de dobbelt-svalehaleformede lister. Festeplatene 15 som fremstil-les fortrinnsvis ved laserkutting av plater, tjener samtidig som justeringselementer og sveises på distanseelementene 14 ved hjelp av en mal. På denne måte bortfaller den kostbare huldreining av huset før stablingen av statorplatelegemet.

Skjønt innbygningen av distanseelementene 14 gir en øk-ning av den indre overflate av husringen som omstrømmes av strømningsvann på yttersiden, kan statorhuset nu ifølge oppfinnelsen luftkjøles eller også vannkjøles ved en nærmest uforandret konstruksjon.

Ved luftkjøling er det i distanseelementenes 14 ben i området for statorplatelegemet 2 anordnet første åpninger 17 som danner en fri forbindelse mellom de radiale kjøleslisser 4 i statorplatelegemet og hulrommene 18 i distanseelementene 14. Gjennom disse åpninger 17 og nevnte hulrom 18 kan nu den fra statorplatelegemet 2 utstrømmende (oppvarmede) kjøleluft føres til de to maskinfrontsider. Fordi disse aksiale kanaler grenser umiddelbart til husringen og således til kjølevannet, blir denne luft nedkjøt allerede på veien mot maskin-frontsidene.

På begge frontsider og utenfor aktivdelen A er det i distanseelementenes 14 ben anordnet andre åpninger 19 hhv. 20, via hvilke luften igjen forlater nevnte kanaler. Denne allerede noe avkjølte luft gjennomstrømmer på veien til kjølerne i kalotten viklingshodet 8 og også de termisk høytbelastete viklingsforbindelser og avlede-re 12. Denne oppdeling av kjøleluften til begge mas-kinsider skjer ved hjelp av størrelsen av gjennomstrøm-ningsarealet av de andre åpninger 19 hhv. 20. Inndelin-gen i skott av distanseelementenes 14 ytterrom 21, hvor i første omgang luften som strømmer fra statorplatelegemet 2, strømmer inn mot viklingshoderommene 10 og 11, skjer ved hjelp av trekantede tetningsplater 22.

Ved vannkjøling bortfaller såvel de første som de andre åpninger 17 hhv. 19 i distanseelementenes 14 ben. Til gjengjeld er kanalene eller hulrommene 18 som er begren-set ved hjelp av distanseelementene 14 og husringen, skiftvis hydraulisk forbundet på en ende nær flensrin-gene 141 og 142, slik at kjølevann der kan sirkulere meanderformet i statorhuset (sml. fig. 5). Til dette formål er det på nevnte ende f.eks. anordnet trekantede gjennombrytninger 23 som er tilordnet en takformet til-dekning 24 som forbinder distanseelementenes 14 naboliggende ben (sml. fig. 6). Således dannes den på fig. 5 med stiplede linjer tegnede meanderformede kjølevann-strøm.

Slik som vist på fig. 7, kan distanseelementene 14 også ha trapesformet tverrsnitt, idet den bredere basis ligger på yttersiden. De frie benlengder har da i motset-ning til varianten med V-formede distanseelementer, en tydelig innbyrdes avstand fra hverandre. Dessuten tilsvarer konstruksjonen og funksjonen av den på fig. 7 viste variant det som er hittil beskrevet.

Hvis det av driftsmessige eller andre grunner skulle vise seg nødvendig å henge statorplatelegemet 2 radialt elastisk på den avstivede husring 1, kan dette skje f.eks. ved hjelp av enkle konstruktive forholdsregler, som kan anvendes ved såvel luftkjølt som vannkjølt hus-kjøling.

På fig. 8 er de dobbelt-svalehaleformede lister 16 hvor statorplatelegemet 2 er hengt inn i, ikke lenger sveiset sammen med festeplatene 15, men det er mellomkoblet elastiske ledd i form av U-formede mellomplater 25. Mellomplatens 25 ene ben er sveiset sammen med den ene festeplate 15, og det andre ben er sveiset sammen med den i omfangsretning naboliggende festeplate 15. Mellomplatene 25 oppviser i den del som forbinder begge ben, et svalehaleformet spor analogt med festeplatene 15 på fig. 3 og 4 i hvilke listene 16 er føyet inn. Ved dimensjonering av tverrsnittet av nevnte forbindelsesdel og dens geometri, er mellomplatene mer eller mindre radialt ettergivende og muliggjør på denne måte en radial elastisk opphengning av statorplatelegemet 2 i husringen 1. Avstivnings- og kjølefunksjonen av distanseelementene 14 blir herved ikke påvirket.

Claims (8)

1. Rørgenerator med et hus som består av en kalott og en på denne tilsluttende husring (1), med et statorplatelegeme (2) som er omgitt av husringen (1) og som blir holdt i denne, idet statorplatelegemet (2) er til-dannet av overlappende stablede platesegmenter (5) og er festet på husringen (1) som er omspylt av driwann ved hjelp av aksialt forløpende lister (16) ved mellomkobling av distanseelementer (14), idet statorplatelegemet (2) består av flere innbyrdes distanserte delplatelegemer (3)., og idet det gjennom kjøleslisser (4) mellom de enkelte delplatelegemer (3) føres kjøleluft radialt utover og inn i rommet (21) mellom statorplatelegemet (2) og husringen (1) og derfra til kjølere i kalotten, karakterisert ved at distanseelementene (14) utformes som aksialt forløpende hullegemer som strekker seg aksialt over statorplatelegemets (2) hele lengde, med trapesformet, i grensetilfelle V-formet tverrsnitt, eller som sammen med husringens (1) innervegg danner et slikt tverrsnitt, idet den bredere basis av nevnte hullegemer (14) ligger radialt utenpå husringen (1) hhv. husringen selv danner denne basis, og at det på den smalere basis av nevnte hullegemer (14) er anordnet i omfangsretning forløpende festeplater (15) for fastholdelse av listene (16), og at et kjølemiddel kan ledes gjennom nevnte hullegemer (14).

2. Rørgenerator som angitt i krav 1, karakterisert ved at distanseelementene (14) på siden er forsynt med første (17) og andre (19) åpninger, idet de første åpninger (17) danner en fri forbindelse mellom statorplatelegemet (2) og det indre (18) av hullegemene (14), og de andre åpninger (19) danner en fri forbindelse mellom det indre (18) av hullegemene (14) og frontsiden av statorplatelegemet (2) .

3. Rørgenerator som angitt i krav 1, karakterisert ved at hullegemene (14) strekker seg over statorplatelegemets (2) hele lengde samt det der tilsluttende område, og at naboliggende hullegemer (14) innbyrdes er forbundet skiftvis hydraulisk på den ene og den andre ende, slik at det danner seg en meanderformet kjølevannstrøm.

4. Rørgenerator som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at listene (16) er festet direkte på distanseelementene (14) under mellomkobling av festeplater (15).

5. Rørgenerator som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at listene (16) er festet indirekte på distanseelementene (14) under mellomkobling av festeplater (15).

6. Rørgenerator som angitt i krav 5, karakterisert ved ved at listene (16) er anordnet med radial klaring, men ført i omfangsretning på mellomplater (151) som er fast forbundet med festeplatene (15).

7. Rørgenerator som angitt i krav 6, karakterisert ved at radialt på innersiden oppviser mellomplatene (151) en svalehaleformet utsparing (152) hvor en halvpart av listen (16) ligger, og at listen (16) radialt på yttersiden oppviser et spor (161) med rektangulært tverrsnitt, i hvilket en på mellomplaten (151) utformet nese (154) formtilpasset griper inn.

8. Rørgenerator som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at listene under mellomkobling av radialt elastiske fjærledd (25) i form av mellomplater er festet på festeplatene (15) og således også på distanselementene (14).